ANALISIS EKSPRESI GEN FITASE PADA TANAMAN JAGUNG (Zea mays L.) TRANSGENIK DENGAN PROMOTER 27-kDa GAMMA -ZEIN dan CaMV 35S

RIRIN SEPTINA A, Rani Agustina Wulandari, S.P., M.P., Ph.D; Dr. Panjisakti Basunanda, S.P., M.P

2021 | Tesis | MAGISTER PEMULIAAN TANAMAN

Jagung (Zea mays L.) adalah komoditas pangan utama penting yang mempunyai peran strategis dalam pembangunan pertanian di Indonesia. Jagung mempunyai fungsi sebagai bahan pangan, pakan, bahan bakar dan bahan baku industri (fiber). Industri pakan ternak ayam broiler menggunakan jagung sebagai komponen bahan baku sebesar 35-55%, kedelai 10-18%, dan tepung ikan sebesar 5%. Selain bahan baku tersebut dalam pembuatan pakan ternak ditambah juga enzim fitase. Enzim ini berfungsi meningkatkan pertumbuhan dan meningkatkan serapan P, Ca, Mg dan Zn. Penambahan enzim fitase ke dalam pakan bermanfaat untuk memecah ikatan fitat-P. Penambahan enzim fitase dapat meningkatkan serapan nutrisi pada ternak, akan tetapi menyebabkan harga produksi pakan ternak menjadi tinggi. Penggunaan bahan baku pakan yang mengandung enzim fitase diharapkan dapat mengurangi ongkos produksi dari pakan ternak. Upaya yang dapat dilakukan adalah meningkatkan kualitas bahan baku pakan dengan meningkatkan kandungan enzim fitase didalamnya. Usaha untuk meningkatkan kandungan fitase pada jagung dilakukan dengan perbaikan genetik. Perbaikan secara genetik ini dilakukan dengan cara merakit tanaman transgenik, dengan tujuan meningkatkan ekspresi gen fitase. Komponen yang berperan dalam mengatur ekspresi gen adalah promoter. Promoter pada tanaman transgenik berperan penting sebagai pengatur ekspresi gen yang disisipkan. Promoter 27-kDa gamma-Zein merupakan promoter spesifik yang mengekspresikan gen pada kariopsis. Promoter CaMV 35S merupakan promoter konstitutif yang mengendalikan ekspresi gen pada semua jaringan dan umumnya tidak bergantung pada fase pertumbuhan. Penelitian dilakukan di Departemen Bioteknologi PT. BISI International, Tbk. , Pare, Kediri, Jawa Timur. Tanaman trangenik didapatkan melalui transformasi dengan menggunakan metode infeksi Agrobacterium tumefacien pada tanaman jagung B104. Analisis ekspresi gen fitase dilakukan pada daun, akar dan kariopsis pada umur 10, 20 dan 30 hari setelah polinasi (HSP) dengan metode reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR). Pengujian aktivitas enzim fitase juga dilakukan dengan metode analisis kolorimetri fosfomolybdate untuk melihat aktivitas enzim fitase unit per �µg. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa penyisipan Gen fitase pada tanaman transgenik dengan promoter 27-kDa gamma-Zein terekspresi tinggi pada kariopsis jagung, namun pada nomer Z6.10 terekspresi juga pada daun, sedangkan pada promoter CaMV 35S gen fitase tidak terekpresi pada semua bagian tanaman, hanya terekspresi pada bagian daun. Aktivitas enzim fitase pada tanaman transgenik lebih tinggi 75% daripada tanaman non transgenik. Gen fitase pada tanaman transgenik jagung baik pada promoter 27-kDa gamma-Zein maupun promoter CaMV 35S dapat diturunkan pada generasi berikutnya, namun tidak sesuai dengan prediksi perbandingan Mendel.

Maize (Zea mays L.) is an important main food commodity that has a strategic role in agricultural development in Indonesia. Maize has a function as food, feed, fuel and industrial raw materials (fiber). The broiler animal feed industry use maize as a raw material component of 35-55%, soybean 10-18%, and fish meal by 5%. In addition to these raw materials in the manufacture of animal feed, phytase enzyme are also added. This enzyme functions to increase growth and increase the uptake of P, Ca, Mg and Zn. The addition of phytase enzymes to feed is useful for breaking the Phytate-P bonds and increasing nutrient uptake in livestock, but causes the price of animal feed production to be high. The use of feed raw materials containing phytase enzyme is expected to reduce the production costs of animal feed. Efforts that can be made are improving the quality of feed raw materials by increasing the enzyme content of phytase by genetic improvement. This genetic improvement is carried out by assembling transgenic plants, with the aim of increasing phytase gene expression. The component that plays a role in regulating gene expression is a promoter. Promoters in transgenic plants play an important role as a regulator of the expression of the inserted gene. The 27-kDa gamma-Zein promoter is a specific promoter that expresses genes in Caryopsis. The CaMV 35S promoter is a constitutive promoter that controls gene expression in all tissues and generally does not depend on the growth phase. The research was conducted at the Department of Biotechnology, PT. BISI International, Tbk. , Pare, Kediri, East Java. Transgenic plants were obtained through transformation using Agrobacterium tumefacien infection method on B104 maize plants. Phytase gene expression analysis was carried out on leaves, roots and caryopsis at 10, 20 and 30 days after pollination (DAP) using the reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) method. The phytase enzyme activity test was also carried out by using the colorimetric analysis method phosphomolybdate to see the activity of the �µg-1 unit phytase enzyme. The results of this study indicated that the insertion of the phytase gene in transgenic plants with the 27-kDa gamma-Zein promoter was highly expressed in maize caryopsis, but the number Z6.10 was also expressed in the leaves, while the CaMV 35S promoter the phytase gene was not expressed in all parts of the plant, only expressed on the leaves. Phytase enzyme activity in transgenic plants was 75% higher than in non-transgenic plants. The phytase gene in transgenic maize plants on both the 27-kDa gamma-Zein promoter and the CaMV 35S promoter can be inherited in the next generation, but not the same as the prediction of Mendel segregation ratio

Kata Kunci : Ekspresi gen, Fitase, Jagung, Promoter